¿Cómo se logra una "terminación posterior" de 50 Ω en una línea de sonda de alcance?

Al probar señales de alta frecuencia, la forma estándar de permitir una longitud de cable arbitraria entre el dispositivo bajo prueba (DUT) y el osciloscopio es hacer que el osciloscopio tenga 50$\Omega$impedancia de entrada y use 50$\Omega$cable.

En el mundo ideal, eso será lo suficientemente bueno, ya que el cable termina correctamente en el osciloscopio, no se producirán reflejos en el osciloscopio, por lo que no habrá reflejos que regresen al extremo del cable. La entrada al cable presentará un 50$\Omega$carga al dispositivo que se está midiendo. Podemos elegir conducir esa carga como queramos.

Sin embargo, en el mundo real, tanto el alcance como el cable tienen una tolerancia y habrá algo de reflexión. A frecuencias muy altas, eso podría ser bastante grande. Haciendo la impulsión al cable aproximadamente 50$\Omega$absorbe todo lo que regresa, mejorando dramáticamente la respuesta de frecuencia.

La forma más "limpia" de hacer que esto suceda es hacer arreglos para que su DUT tenga un 50$\Omega$impedancia de salida, a un conector. Si la fuente de señales es de baja impedancia, como la salida de una fuente de alimentación, por ejemplo, entonces una serie 50$\Omega$la resistencia funcionará bien. Si no es conveniente usar una plantilla conectada, suelde un 50$\Omega$en línea al final del cable.

Sabiendo lo que sabía acerca de las coincidencias, me sorprendió en mi primer día en un laboratorio de microondas que me mostraran cómo probaban los circuitos. un 50$\Omega$cable, con un 470$\Omega$resistencia de carbono soldada hasta el final. Esta fue la sonda de -20dB.

Recuerde que dije que la entrada a un cable debidamente terminado por el alcance parece 50$\Omega$. el 470$\Omega$resistencia en serie con esto da un pot-down de aproximadamente 10:1, o -20dB. No es necesario que coincida en el extremo de envío. Tendría una respuesta de frecuencia más plana si lo fuera, pero otros 50$\Omega$la resistencia en el extremo de la sonda complicaría la sonda (obviamente, la conexión a tierra del cable está conectada a tierra en el circuito en el "mismo" punto, ¡el tamaño importa!), y disminuiría la señal o aumentaría la carga del circuito para el mismo pickoff. Para la mayoría de las medidas, era lo suficientemente plano y tenía el precio correcto.

Permítanme tomar un enfoque ligeramente diferente. Como ha dicho Neil_UK, una línea de transmisión no terminada producirá reflejos en el extremo de la carga cuando sea impulsada por una señal de CA. Para deshacerse de estos, es necesario hacer coincidir la fuente y la carga con la impedancia característica de la línea de transmisión (cable). Hay dos formas simples de hacer esto. El primero (y el más común) es la terminación en paralelo o de carga. Esto se hace colocando un terminador en el extremo de carga del cable, como

^{simule este circuito : esquema creado con CircuitLab} Tenga en cuenta que todo el voltaje de la señal aparece en la resistencia de carga/terminación. Al mirar la salida de una fuente de alimentación, esta puede no ser una idea demasiado buena. Un suministro de 12 voltios, por ejemplo, disipará casi 3 vatios en una terminación de 50 ohmios.

Hay, como he indicado, otra manera. Esto se llama serie, o terminación posterior, y parece

^{simular este circuito}

Para obtener los mejores resultados, esto requiere una resistencia de carga infinita. Dado que esto es ingeniería, y la perfección no se aplica, cualquier carga superior a aproximadamente 10 veces la impedancia del cable funcionará. Más grande es mejor, por supuesto. Si se usa una resistencia de carga de 10x, obviamente obtiene una reducción de señal del 10%, pero esto normalmente no es significativo.

Esto tiene la ventaja considerable de que, dado que la resistencia de carga es muy alta, no se consume mucha energía de CC y, en este caso, lo que importa son las señales de CA de alta frecuencia.

Los mejores resultados absolutos se producen usando ambos métodos, terminación en serie Y en paralelo al mismo tiempo, y la mayoría de los generadores de funciones de alta velocidad usarán esto. Para ver esto, tome un generador de funciones y conéctelo a un osciloscopio. Ahora cambie el osciloscopio a una entrada de 50 ohmios, o coloque una carga de 50 ohmios en la salida, y la salida se reducirá a la mitad. Produce una reducción de la señal del 50%, pero siempre que lo sepa de antemano, puede compensarlo.